超级双相钢S32750堆焊工艺探讨

试板号 1 2 3 4
层数 过渡层
覆层 过渡层
覆层 过渡层
覆层 过渡层
覆层
焊材 ER309LMo×φ2.4
E2594×φ4.0 ER309LMo×φ2.4
E2594×φ4.0 ERNi-1×φ2.4 E2594×φ4.0 ER309LMo×φ2.4 E2594×φ4.0
表 3 试板焊接的主要参数
焊接方法
焊前使用金属磨头和不锈钢钢丝刷清理坡口周围 25mm 范
表 2 焊材化学成分
名称
C
Mn
S
P
Cr
Ni
Mo
N
Cu
E2594
0.04
0.5~2.0
0.02
0.03
24~27
8~10.5
3.5~4.5
0.2~0.3
0.75
ER309LMo
0.03
1~2.5
0.03
0.03
23~25
12~14
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2~3
/
0.75
合适相比例及耐蚀能力。对于实际生产中复合板的不结合等缺陷修复具有重要作用。
关键词 ：焊材 ；层间温度 ；相比例 ；耐蚀性
中图分类号 ：TG142.71
文献标识码 ：A
文章编号 ：11-5004（2021）03-0225-2
S32750 为铁素体和奥氏体组织各占 50% 左右的双相不锈钢， 比一般铁素体不锈钢有更高的塑性和韧性 ；比奥氏体不锈钢有 优异的抗应力腐蚀、缝隙腐和点蚀能力，且无室温脆性。S32750 耐 点 蚀 当 量 PREN=(Cr+3.3Mo+16N)%=43% ＞ 40%，所 以 称 为 超级双相钢 [1]。S32750 双相钢复合板由于其优越的耐蚀性能及 力学性能，广泛的应用于航空航天、核电、化工、原子能等众多 工程领域。特别是氧化反应器作为四甲苯催化氧化法制取均酐 的核心设备，因其工作环境恶优劣，通常选用 S32750 双相钢复 合板。
层间温度 100~150 60~80 100~150 200~250
围内氧化皮，使用酒精擦拭去除水分、油污、杂质，直至焊接表 面露出金属光泽。装配时保证间隙 0mm~1mm，错边量≤ 0.5mm。 为了保证相比例及第三相产生，应合理控制冷却速度，控制焊接 线能量。每层焊完必须清理干净，焊接尽量采用短弧焊，小电流， 快速焊接，控制焊接线能量 [6，7]。焊接参数见表 3。
焊接电流
GTAW
120~140
SMAW
150~170
GTAW
120~140
SMAW
150~170
GTAW
120~150
SMAW
150~170
GTAW
120~170
SMAW
150~170
焊接电压 10~14 20~22 10~14 20~22 10~14 20~22 10~14 20~22
焊接速度 12~14 14~16 12~14 14~16 12~14 14~16 12~14 14~16
M 管理及其他 anagement and other
超级双相钢 S32750 堆焊工艺探讨
高瑞博，王 丁，曹永强，肖 阳，乔 伟
（西安天力金属复合材料股份有限公司，陕西 西安 710201）
摘 要 ：通过堆焊试验发现，合适的焊材和合理的焊接参数，同时控制层间温度及线能量是保证 S32750 超级双相钢堆焊耐蚀层
相比例，减少中间相产生。S32750 板材化学成分如下表 1。
表 1 S32750 板材化学成分
C Mn S
P
Cr Ni Mo
N
Cu
0.03 1.2 0.02 0.035 24~26 6~8 3~5 0.24~0.32 0.5
1 试验材料及方法 1.1 焊接材料
超 级 双 相 不 锈 钢 UNS S37250 的 主 要 化 学 成 分 为 Cr、Ni、 Mo、N。其中 Ni 和 N 是促进和稳定奥氏体的元素，Cr 和 Mo 是 铁 素 体 形 成 元 素，所 以 焊 材 合 理 的 化 学 成 分 是 保 证 超 级 双 相 不锈钢合理相比例的前提 [5]。为了既能满足堆焊试验要求，又 能 确 保 在 实 际 复 合 板 不 结 合 缺 陷 修 补 时 效 率，试 验 选 用 焊 接 方 法 为 过 渡 层 GTAW+ 覆 层 SMAW，GTAW 过 渡 层 选 用 焊 材 为 ER309LMo 和 ERNi-1，SMAW 覆 层 选 用 焊 材 为 E2594。试 板 Q345R,40×300×300mm，耐蚀层为 150mm×200mm，其中过渡 层 1.5mm~2mm, 覆层 6mm。所用焊材化学成分如表 2 所示 . 1.2 焊接工艺要点及参数
S32750 焊 接 时，冷 裂 纹 敏 感 性 小，有 产 生 热 裂 纹 倾 向 , 由 于有较高的氮含量 , 热影响区的单相铁素体化倾向较小。UNS S32750 超级双相不锈钢中进一步提高了 Mo 和 N 的含量，加入了 少量的 Cu，提高了其组织的稳定性及耐腐蚀能力。焊接时超级 双相不锈钢冷裂纹的敏感性小，有产生热裂纹的倾向，最突出的 问题是由于其合金含量较高，焊缝金属易析出 σ 相、氮化物等化 合物，因析出第二相形成贫铬层，造成焊接接头耐腐蚀性能及塑 韧性的下降 [2，3]。又由于双相不锈钢在高温下是 100% 的铁素体 组织 , 若线能量过小 , 热影响区冷却速度快 , 奥氏体来不及析出 , 过量的铁素体就会在室温下过冷保持下来。若线能量过大 , 冷却 速度太慢 , 尽管可以获得足量的奥氏体 , 但也会引起热影响区铁 素体晶粒长大以及 σ 相等有害金属相的析出 , 造成接头脆化。因 此对于 S32750 复合板制造不论是复层拼焊，还是返修中堆焊， 焊接突出问题是保证焊接接头的耐蚀性和低温冲击性 , 所以焊接
ERNi-1
0.15
1.0
0.015
0.03
/
93
/
/
0.25
收稿日期 ：2021-02 作者简介 ：高瑞博，男，生于 1987 年，汉族，本科，工程师，研究方向 ：焊接。
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M 管理及其他 anagement and other
时可适当缓冷，以获得理想的奥氏体与铁素体的相比例。为避免
上述情况的发生 , 最佳的措施是控制焊接线能量和层温度 , 并使
用填充金属，同时应控制层间温度≤ 150℃，焊接热输入控制在 10~15kJ/cm 范围内 [4]。在实际焊接中首相选用合适的焊材，其次
就是合理的焊接参数和层间温度，最后是控制冷却速度。以保证